CN101702778A - 使用ps封装技术携带osd信息的网络视频编码器 - Google Patents

使用ps封装技术携带osd信息的网络视频编码器 Download PDF

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Abstract

本发明使用PS封装技术携带OSD信息的网络视频编码器涉及视频监控系统中的数字视频编码器,主要解决目前视频监控系统中由于OSD显示信息融合于视频图像信息中,在监控中心显示中容易引起关键信息丢失,且不能根据需要进行控制的问题。本发明采用PS封装技术对OSD信息与视频数据不进行融合处理,而是存放封装进PS数据包的不同字节段,使得OSD信息对原始获得的视频图像信息不产生影响,保证了关键图像信息的有效显示,使得所录存视频数据的可用性大大增强。而在解码输出显示端可以根据需要分别解出视频图像信息和OSD信息,若需要显示OSD信息就叠加在视频图像信息的适当位置,从而提高了监控中心OSD显示的灵活性。

Description

使用PS封装技术携带OSD信息的网络视频编码器
技术领域
本发明属于视频监控领域,尤其是指用于视频监控系统信息传输端的一种使用PS封装技术携带OSD信息的网络视频编码器。
背景技术
数字视频监控系统一般先由视频信号采集器(摄像机等)采集视频信息,由数字视频编码器将视频数据进行编码压缩转换成视频数据流,然后通过传输线路(或网络)传输到监控中心,在监控中心监控人员可以对一个或多个监控对象进行实时监控,并可将监控内容(视频数据)通过存储器予以存储,作为以后检索或查证的资源或凭据。
视频监控系统信息传输端的数字视频编码器通常要叠加OSD显示信息,以方便在监控中心的显示器上区分不同的前端监控资源并进行管理。目前,视频数据流中叠加OSD显示信息的方法通常是在编码器端直接修改图像数据,将要显示的OSD信息与图像数据信息混合编码,通过图像信息的传送来携带OSD显示信息。采用这种信息融合的方法在监控中心的显示中会引起关键图像信息的丢失。例如犯罪嫌疑人的面部信息刚好被OSD显示信息所覆盖。由于该方法将OSD显示信息混叠在视频图像数据内,加入OSD显示信息时对图像数据做了修改,且OSD显示信息的位置、大小和显示效果在视频编码器端一旦确定,就不能在传输过程中或解码显示端进行设定、调整或关闭。视频监控系统所存在的这些缺陷,使得经由这些系统所录存的大量视频图像资源只能作为辅助破案的线索或佐证,而不能成为真正有效的破案依据,这无疑大大影响了视频监控系统作用的发挥,并造成了视频数据资源的严重浪费。
发明内容
为解决上述问题,本发明使用PS封装技术携带OSD信息的网络视频编码器中的OSD信息在视频编码端与视频图像信息不进行融合处理,而是采用PS封装技术将编码后OSD信息与压缩编码后的视频数据存放封装进PS数据包的不同字节段,从而使得OSD信息对原始获得的视频图像信息不会产生影响。而在网络视频系统的解码输出显示端就可以根据需要分别解出视频图像信息和OSD信息,若需要显示OSD信息就叠加在视频图像信息的适当位置。
本发明使用PS封装技术携带OSD信息的网络视频编码器包括模拟视频输入接口模块、数字视频编码模块、OSD信息编码模块、PS封装模块和网络接口模块。
所述的模拟视频输入接口模块采集摄像机输出的模拟视频信号进行模/数转换,得到未编码的数字视频信号,并将未编码的数字视频信号输送到所述的数字视频编码模块。
所述的数字视频编码模块将未编码的数字视频信号采用H.264或MPEG4等压缩算法进行压缩编码,生成适合于网络上传输的压缩视频码流,并将压缩编码后的视频码流传送到所述的PS封装模块。
所述的OSD信息编码模块对获取的OSD信息进行自定义编码,编码后的OSD信息也送到所述的PS封装模块。
所述的PS封装模块将编码后的OSD信息数据和压缩编码后的视频码流数据采用PS封装技术进行系统层封装成PS数据包:在每帧压缩视频数据压缩视频数据的后面附上编码后的OSD信息数据,并在包头中存放固定格式的标识数据,最后将得到的网络视频数据流PS数据包传送到所述的网络接口模块。
所述的网络接口模块把网络视频数据流PS数据包传送到网络视频监控系统的传输线路或网络上。
采用的所述的PS封装技术中对所述的压缩编码后的视频码流数据与所述的编码后的OSD信息不进行融合处理,而是将固定格式的包头数据、所述的压缩编码后的视频码流数据和作为自定义数据的所述的编码后的OSD信息存放在PS数据包的不同字节段,组合在一起进行存储和传输。
所述的包头数据主要包括码流的类型、大小及视频信息所采用的压缩编码算法信息。
所述的OSD信息主要包括编码器所接摄像机的安装地点参数、网络视频编码器的报警状态参数和网络视频编码器的系统时间参数信息。
本发明使用PS封装技术携带OSD信息的网络视频编码器的有益效果:采用PS封装技术来携带OSD显示信息,由数字视频编码器将OSD显示信息和编码后的图像信息合成为PS数据,从而提高了监控中心OSD显示的灵活性,监控人员可以根据需要关闭、打开OSD显示功能,并且可以调整、设定显示效果,尤其是报警状态的突出显示可以给使用者有效的提示,从而提高接处警的响应速度。另外,本发明由于采用OSD显示信息与视频图像数据一起在网络上传送,在监控中心可以方便地区分不同的前端监控资源并进行管理,由于在不修改原始图像数据的前提下携带OSD显示信息,保证了关键图像信息的有效显示,使得所录存视频数据的可用性大大增强。
附图说明
图1为本发明使用PS封装技术携带OSD信息的网络视频编码器的模块结构框图;
图2为本发明中网络视频数据流PS数据包的结构;
图3为本发明用通用处理器实现的实例框图;
图4为本发明应用于网络视频监控系统的示意图。
具体实施方式
本发明使用PS封装技术携带OSD信息的网络视频编码器的优先实施方式如图1的模块结构,包括模拟视频输入接口模块、数字视频编码模块、OSD信息编码模块、PS封装模块和网络接口模块。其中模拟视频输入接口获得由摄像机等采集的模拟视频信号进行模/数转换,转换成没有压缩编码的数字信号,并送到数字视频编码模块可以选择采用不同的压缩编码算法进行压缩数据,经压缩编码后的视频图像数据传送到PS封装模块,记录的OSD信息编码后也传送到PS封装模块视频图像数据和OSD信息数据经PS封装模块采用PS封装技术进行系统层封装后成为PS数据包送到网络接口模块,PS数据包由网络接口模块传送到传输线路或网络上向后端的监控中心发送。
OSD信息编码模块首先要取得网络视频编码器所接摄像机的安装地点参数、网络视频编码器的报警状态参数和系统时间参数等信息。其中网络视频编码器所接摄像机的安装地点参数可以由监控中心远程配置或由客户端软件本地配置,OSD信息编码模块应能接收新的配置信息并形成新的OSD编码信息在网络中传送;网络视频编码器的报警状态参数由报警管理模块通过Socket消息的形式发送给OSD信息编码模块,OSD信息编码模块每隔1秒钟向报警管理模块查询当前的报警状态,将取得的报警状态参数形成OSD编码信息在网络中传送;系统时间参数也是1秒更新1次,OSD信息编码模块必须将更新后的系统时间参数形成新的OSD编码信息在网络中传送。
OSD信息的编码方式如下:
OSD信息用256字节表示,其中汉字的编码为GB2312编码,其中第1~64个字节存放摄像机的安装地点参数、第65~128个字节存放网络视频编码器的报警状态参数,第129~192个字节存放网络视频编码器的系统时间参数,包括年、月、日、时、分、秒、星期等信息,第193~256个字节为以后的扩展保留字节。
PS封装模块首先要将压缩编码后的视频数据封装成PESV包,PESV包的头部包含有数据流类型ID,数据包长度,时间戳等信息,同时将同一时间段内的OSD编码数据封装成PESD包,PESD包头同样要包含数据流类型ID,数据包长度,时间戳等信息,最后将一帧PESV和PESD合成到一个PS数据包内,含有PS包头信息的合成后的数据包格式为PS-PESV-PESD。PS数据包的具体结构如图2,根据视频图像帧定义的不同分为含有包头、I帧数据和OSD数据的PS数据包与含有包头、P帧数据和OSD数据的PS数据包。由于OSD信息的更新一般在1秒钟左右,而I帧和P帧间隔一般是一个I帧后面带有24个P帧,在25帧/秒的实时视频监控系统中,可以仅在有I帧的PS包中加入OSD编码数据,P帧的PS包中不携带OSD编码数据,从而减少额外的网络通信负荷。
OSD编码数据作为自定义数据进行封装,其中OSD信息的流类型定为0x81,流ID定为0xFD。这两个数值都是国际标准中ISO/IEC13818-1:2000中规定的用户自定义字段,是可以由用户自定义其用途和用法的。对于通用的解码器解码PS数据包码流时可以无损解码播放,通用解码器在解析到用户自定义字段时对其中的自定义数据不做处理,仅对其中的视频数据作解码。
图3为本发明用通用处理器实现的实施例框图。其中TVP5146是数字视频译码器,负责将输入的模拟视频信号进行帧译码后,转化为数字视频信号输出到片上系统(SOC)TMS320DM6446芯片上的视频处理子系统;TMS320DM6446是一个内部包含ARM9处理器、DSP处理器、各种外部设备及接口的片上系统(SOC),其中的DSP处理器可完成对数字视频信号的压缩运算;ARM处理器负责与各种外部设备(包括DDR2SDRAM、NOR FLASH存储器、实现实时时钟和报警输入的单片机、网络接口等)进行接口、管理,并对经DSP处理过的压缩数字视频信号进行分组封装;MT47H64M16和S29GL256N分别为数据存储器和程序存储器,分别用来存取数据和程序;C8051F413为单片机,用来实现向TMS320DM6446报送实时时钟(断电时靠电池供电工作),并监控报警输入状态,在报警输入状态发生变化时向TMS320DM6446报送当前报警状态;LTX971为以太网物理接口芯片,用来实现视频编码器与以太网之间的连接。
使用上述实施例实现的视频编码器具有如下表的性能指标:
  视频编码标准   H.264Baseline profile Level3
  输出码率   约1.5Mbps(D1@25fps)
  码流封装方式   PS封装(Program Stream)
  OSD信息编码   256Bytes fps
该实施例的工作过程可简述如下:
1.首先在设备出厂时或设备开始运行前配置网络视频编码器的对应的摄像机安装地点参数。设备启动时,TMS320DM6446定时读取报警输入的状态和实时时钟,与摄像机安装地点参数一起组成OSD信息并按固定格式编码存放于数据存储器MT47H64M16中。
2.设备正常工作时,从外部输入的模拟视频信号首先通过数字视频译码器TVP5146,将模拟视频信号进行帧译码后,转化为数字视频信号输出到片上系统(SOC)TMS320DM6446芯片上的视频处理子系统;片上系统(SOC)中的数字信号处理器(DSP)对数字视频信号按照一定算法(如H.264、MPEG-4等)进行压缩编码运算,并将运算所得的视频压缩编码结果存放到数据存储器MT47H64M16中,然后通知片上系统(SOC)中的ARM处理器;
3.ARM处理器从数据存储器MT47H64M16中读取视频压缩编码数据,按照一定格式封装为视频PESV数据包,在读取了完整一帧数据时从数据存储器MT47H64M16中读取固定格式编码的OSD信息并按一定格式封装为OSD显示信息PESD数据包,将PESV和PESD封装为PS数据包,生成如图2中所示的含有包头(包头中含有帧序号、帧属性)的I帧或P帧数据及OSD显示信息数据的网络视频码流,并存回到数据存储器MT47H64M16中,按照图2所示的顺序通过网络接口LTX971向外发出,即最终的使用PS封装技术携带OSD信息的网络视频数据流。
4.若要显示网络视频数据流及OSD信息,其解PS和解码显示过程为:
第一步,通过解PS包,将一帧PS数据包(网络视频数据流)分解为PESV和PESD。
第二步,从PESV中分解出视频压缩编码数据(即基本流,Element Stream),将基本流进行解码运算,得到YUV格式的数字视频数据。
第三步,从PESD中分解出OSD信息编码数据,将OSD信息解码为要显示的内容:摄像机的安装地点参数、编码器报警输入状态、编码器运行时间等。
第四步,需要显示OSD信息时将要显示的内容叠加到YUV格式的数字视频数据上,并将叠加了OSD信息的YUV数据输出到视频D/A转换芯片,即可在显示器输出显示叠加了OSD信息的图像;不需要显示OSD信息时则直接将第二步中得到的YUV格式的数字视频数据输出到视频D/A转换芯片即可。
图4为本发明应用于网络视频监控系统的示意图,本发明使用PS封装技术携带OSD信息的网络视频编码器位于网络监控系统的监控前端,用于处理摄像机等视频采集装置采集的视频信息,获得适于传输线路或网络传输的网络视频数据流PS数据包,获得的网络视频数据流可暂存在监控前端的存储器中,同时也通过网络传输设备向网络监控系统的后端监控中心进行传输。在网络监控系统后端的监控中心,网络传输设备接收到从监控前端传送来的网络视频数据流PS数据包通过解PS封装的网络视频编码器先分别解出OSD信息编码数据和图像压缩编码数据,其中OSD显示信息由自定义数据段解出;再由OSD信息解码模块将分解出来的OSD编码信息解析为OSD显示信息,由解码模块通过解码运算将图像压缩编码数据分解为视频图像,控制终端根据需要可以控制OSD显示信息叠加于视频图像的显示情况,如在显示器视频图像上的位置、大小、滚动显示等显示效果,还可以对各种信息根据需要存储于监控中心存储器进行控制。

Claims (4)

1.使用PS封装技术携带OSD信息的网络视频编码器包括模拟视频输入接口模块、数字视频编码模块和网络接口模块,其特征在于,还包括OSD信息编码模块和PS封装模块;
所述的模拟视频输入接口模块采集摄像机输出的模拟视频信号进行模/数转换,得到未编码的数字视频信号,并将未编码的数字视频信号输送到所述的数字视频编码模块;
所述的数字视频编码模块将未编码的数字视频信号进行压缩编码,生成适合于网络上传输的压缩视频码流,并将压缩编码后的视频码流传送到所述的PS封装模块;
所述的OSD信息编码模块对获取的OSD信息进行自定义编码,编码后的OSD信息也送到所述的PS封装模块;
所述的PS封装模块将编码后的OSD信息和压缩编码后的视频码流数据采用PS封装技术进行系统层封装,得到网络视频数据流并传送到所述的网络接口模块;
所述的网络接口模块把网络视频数据流传送到网络视频监控系统的传输线路或网络上。
2.根据权利要求1所述的使用PS封装技术携带OSD信息的网络视频编码器,其特征在于,采用的所述的PS封装技术,对所述的压缩编码后的视频码流数据与所述的编码后的OSD信息不进行融合处理,而是将固定格式的包头数据、所述的压缩编码后的视频码流数据和作为自定义数据的所述的编码后的OSD信息存放在PS数据包的不同字节段,组合在一起进行存储和传输。
3.根据权利要求1或2之一所述的使用PS封装技术携带OSD信息的网络视频编码器,其特征在于,所述的包头数据主要包括码流的类型、大小及视频信息所采用的压缩编码算法信息。
4.根据权利要求1或2之一所述的使用PS封装技术携带OSD信息的网络视频编码器,其特征在于,所述的OSD信息主要包括编码器所接摄像机的安装地点参数、网络视频编码器的报警状态参数和网络视频编码器的系统时间参数信息。
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